CN103550001B - 防断裂种植体装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防断裂种植体装置，包括种植体、基台和中央螺栓，其特征在于：种植体外表面设有螺纹，种植体两端分别为颈部和头部，头部的外表面上还设有至少两个螺旋状自攻槽；种植体内部设有与所述种植体同轴的连接孔；基台包括牙冠连接段、穿龈段和种植体连接段；种植体装置还包括垫圈，垫圈为中空倒锥形垫圈；中央螺栓穿过垫圈、阶梯孔与连接孔内的螺纹盲孔连接，将基台和种植体固定为一体。本发明主要利用在中央螺栓的螺栓头部与螺杆之间增设防止中央螺栓断裂的垫圈，从而起到牢固连接以及可以吸收减少、分散中央螺栓拐角处应力的作用，具有结构简单，实用性强等优点。

Description

防断裂种植体装置

技术领域

本发明涉及口腔医疗器械领域，具体地说是一种防断裂种植体装置。

背景技术

随着口腔种植技术的不断发展，“人工植牙”的技术渐趋成熟和稳定。人工植牙是先将生物相容性高的钛金属人工牙根置入齿槽内固定并缝合，并经过数个月后待人工牙根与齿槽内的骨头连接稳固后，再进行后续义齿安装。由于人工牙根是直接与骨头连接，能提供较佳的支撑力。因其可对较硬的食物进行咀嚼而广受欢迎。

其中，种植体与基台以及中央螺栓的连接牢固度是决定种植是否成功的关键因素之一。

调查统计，种植体系统在口腔中的破裂大部分是中央螺栓的断裂或者由于中央螺栓的断裂导致基台与种植体连接部分的断裂。研究表明，排除材料内部缺陷的因素影响，断裂的原因主要是在拐角处造成的应力集中，应力过大。而绝大多数的中央螺栓为了要紧固基台与种植体必须要有阶梯状的设计。因此，有必要提供一种防止中央螺栓断裂的种植体装置。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种防断裂种植体装置。本发明主要利用在中央螺栓的螺栓头与螺杆之间增设防止中央螺栓断裂的垫圈，从而起到牢固连接以及可以吸收减少、分散中央螺栓拐角处应力的作用。

本发明采用的技术手段如下：

一种防断裂种植体装置，包括种植体、基台和中央螺栓，其特征在于：

所述种植体外表面设有螺纹，所述种植体两端分别为颈部和头部，所述头部的外表面上还设有至少两个螺旋状自攻槽；所述种植体内部设有与所述种植体同轴的连接孔，所述连接孔的开口端与所述种植体的颈部顶端平齐；所述基台包括牙冠连接段、穿龈段和与所述连接孔相匹配的种植体连接段；

所述种植体装置还包括垫圈，所述垫圈为中空倒锥形垫圈，锥形垫圈的锥度为30°-60°，优选地，锥形垫圈的锥度为30°，所述垫圈的中空部分为用于使所述中央螺栓的紧固螺纹一侧穿过、并与所述中央螺栓的螺杆贴合的圆柱形通孔；所述垫圈的锥形外表面的锥度与所述基台内部设置的阶梯孔的锥面锥度相匹配；所述垫圈上端的环形端面的外径小于等于所述中央螺栓的螺栓头部的外径，目的是为了使垫圈的上端可以卡合在所述中央螺栓的螺栓头部上；相应地，所述垫圈环形端面的内径即圆柱形通孔的直径与所述中央螺栓螺杆的直径相同，这样可以更好的与螺杆贴合，从而形成牢固的连接。进而，上述垫圈可采用纯钛或钛合金材质制成，纯钛或钛合金材质具有较高的塑形和韧性，中央螺栓无论是受到水平方向的剪切力或者竖直方向的压力时，垫圈均可以吸收其大部分的应力，即使受力过大垫圈也可通过牺牲其形状吸收应力，避免了刚性接触造成的破坏。

所述中央螺栓穿过所述垫圈、所述阶梯孔与所述连接孔内的螺纹盲孔连接，将所述基台和所述种植体固定为一体。

进一步地，所述种植体的头部为锥台，使头部结构与自然牙根接近，以提高种植体的长期稳定性；本发明头部锥台的锥面与水平面的夹角约为70°-85°，所述头部锥台的大径端靠近颈部，所述头部远离颈部的一端为圆弧面，圆弧面的半径不超过1/2L，圆弧面的设置能有效地分散头部的应力，减少或避免应力集中；本发明所述颈部为锥台，颈部锥台锥面与水平面的夹角约为80°-85°，所述颈部锥台的大径端靠近头部，颈部锥台能促进BMP（诱导成骨蛋白）的释放，加速骨整合；可以理解所述颈部和所述头部之间还可以设置有过渡段，该过渡段包括但不限于圆柱形；

所述头部的外表面上设置的螺旋状自攻槽均布在所述头部外表面上，优选地，螺旋状自攻槽的个数为3个；所述螺旋状自攻槽的螺旋方向与螺纹螺旋方向相同，所述螺旋状自攻槽的螺纹升角与螺纹的螺纹升角不同，螺纹升角不同主要是用以防止骨屑由螺旋状自攻槽和螺纹外排出种植体，通常所述的螺旋状自攻槽的螺纹升角大于螺纹的螺纹升角。

进一步地，所述螺旋状自攻槽由两个圆弧面组成，两个圆弧面的结合部位为相切连接，所述螺旋状自攻槽的深度自所述头部锥台的小径端向所述头部锥台的大径端逐渐变浅。上述的螺旋状自攻槽为长度方向两端开口的槽体，表现为两个半径不同的圆弧面（如图5所示）相切形成槽体，连接平滑没有凸起或者凹陷的角度，螺旋状自攻槽在种植体安装的过程中能实现自攻功能，相应地切入角所在圆弧面与种植体相交处形成的扇面角度要大一些，以保证足够的结构强度和尖锐的切入角；与之相切的另一圆弧面的半径需大一些，用以容纳自攻下来的骨屑。自攻过程中，螺旋状自攻槽的前角（即小半径圆弧与种植体形成的）与骨组织逐渐接触，使切削力和挤压力更合理，避免骨损伤，同时，螺旋状自攻槽比一般开槽更容易容纳骨屑，减小或避免种植体在逐渐旋入过程中的阻力，螺旋状自攻槽容纳骨屑后能有效抗旋转，稳定性高。

进一步地，所述种植体外表面设有的螺纹为不对称双头螺纹，所述不对称双头螺纹表现为牙型的截面形状为不对称的形式，如图4所示，牙型截面为近似梯形，之间圆弧连接。所述不对称双头螺纹下边缘与水平面的夹角为15°-20°，优选为15°，所述不对称双头螺纹上边缘与水平面的夹角为30°-40°，优选为35°，所述不对称双头螺纹的螺距为1/10L-1/8L，优选为1/10L；螺纹深度不超过1/5R；所述螺旋状自攻槽的长度（是指自攻槽两端点之间的垂直距离）为1/5L-7/10L，优选为1/2L；所述螺旋状自攻槽的深度小于1/2R，即所述螺旋状自攻槽最深的地方距离种植体轴线的距离应大于1/2R，以保证种植体有足够的结构强度；其中，L为种植体长度，根据亚洲人的口腔环境及手术操作要求，L为4mm-18mm，R为所述头部的最大半径（即头部半径最大处半径），L︰R=1.8-3︰1；

进而，所述颈部外表面设置的为细螺纹，颈部锥台的高度控制在1/20L-1/10L，所述头部外表面设置的为粗螺纹，细螺纹能增加种植体与骨组织的接触面积，利于牙槽骨骨整合并且能防止细菌和污染物的侵入，粗螺纹能缩短手术时间，优选地，粗螺纹螺纹深度为细螺纹螺纹深度的2.5倍，所述粗螺纹的导程是螺距的两倍，该设置恩能够有效缩短手术时间。

进一步地，所述连接孔包括同轴顺次连接的圆锥孔、防旋转孔、圆柱孔和与所述中央螺栓上的紧固螺纹相匹配的螺纹盲孔；所述圆锥孔为符合莫氏锥度的圆锥孔，圆锥孔的莫氏锥度母线与竖直线之间的夹角是10°-15°，所述防旋转孔为横截面为梅花形或八角形的通孔，所述防旋转孔的截面形式不局限于上述的两种形式，优选的为六瓣梅花形或八边形，所述圆锥孔的深度为所述防旋转孔深度的2/3。其中圆锥孔、防旋转孔能实现与基台的配合；圆柱孔为基台提供圆柱导向面；螺纹盲孔与中央螺栓螺柱螺纹配合。

进一步地，所述基台的牙冠连接段包括两段锥度不同的锥台，靠近所述穿龈段的一段锥台锥度小于另一段锥台；远离所述穿龈段的上段锥台的锥度为2°-10°，优选为6°；靠近所述穿龈段的下段锥台的锥度为2°-10°，优选为3°；上段和下段锥台的高度比优选为3︰1。所述牙冠连接段上沿轴向设有用于定位牙冠的切割槽，该切割槽不但可以定位牙冠，而且起到抗旋转作用；所述牙冠连接段和所述穿龈段的连接处为圆弧过渡；所述穿龈段包括靠近所述牙冠连接段一侧的、模拟自然牙龈形状用于美学修复的非对称的圆锥面和靠近所述种植体连接段一侧的穿龈锥台，根据亚洲人的口腔环境及手术操作要求，穿龈段高度不超过6mm；所述种植体连接段包括与所述圆锥孔相匹配的、具有莫氏锥度的过渡锥台、设置在所述过渡锥台下端的与所述防旋转孔相匹配的防旋转柱和设置在所述防旋转柱下端的圆柱体。优选地，防旋转柱和圆柱体的下端面均设有圆角，使配合更加紧密，基台直径最大处的直径大于种植体的直径。

基台的种植体连接段与种植体的连接孔相配合，采用的过渡锥台和圆锥孔的配合使锥形表面相互贴近形成冷焊接效果，有效地防止微漏的产生，消除基台与种植体之间的微动，并且将咬合力分散为轴向和径向两个方向，防止应力过度集中和中央螺钉折断。基台与种植体采用防旋转柱和防旋转孔的抗旋转配合，增大了接触面积，提高了基台与种植体连接紧固的稳定性，即使在较高的应力下也不能破坏其内部的几何结构，通过力学测试，防旋转柱与防旋转孔采用梅花形或八角形连接相比普通的六角形连接能减少30%的应力集中。基台与种植体采用圆柱体与圆柱孔的导向配合，便于将基台插入到种植体中，防旋转柱和圆柱体的边缘设有圆角，可以使装配动作更顺畅。

进一步地，所述中央螺栓包括螺栓头部和螺杆，所述螺杆下端设有与所述螺纹盲孔相匹配的紧固螺纹，所述螺栓头部内设有用于操纵螺栓的扳手孔，优选地，扳手孔为常用的六边形扳手孔。

较现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、垫圈的设计，可以分散吸收中央螺栓收到的水平方向的剪切力或竖直方向的压力，通过挤压改变其形状来吸收大部分应力，避免刚性接触造成的中央螺栓断裂，较一体式的设有锥面过渡的中央螺栓更耐用。

2、螺旋状自攻槽使种植体在旋入的过程中，与骨组织逐渐接触，递进式的切入使切削力和挤压力更合理，各方向的力更均衡，保证种植体的植入精度，有效的避免了因切削力过低造成切削困难以及切削力过高造成骨灼伤的情况。根据机械学原理，螺旋状槽丝锥比竖直槽丝锥的切削速度快30％-50％。又因为本发明人工牙种植体旋入的时候进刀是依次递进的，转动起来振动比较小，不容易卡死，而不是竖直自攻槽那样集中在一根线上。更重要的是螺旋状自攻槽特有的后排屑特点，既能避免骨屑堆积造成压力增大使得牙槽骨开裂的风险，也能使骨组织产生一定的挤压，增加初期的稳定性。

3、本发明通过计算机模拟得出合适的螺旋状自攻槽尺寸以及双圆弧面相切的设计，使之可以恰好容纳自攻过程中产生的骨屑，加速骨愈合，减少手术步骤，降低患者痛苦实现即刻负载。避免了现有种植体自攻过程中产生的骨屑无法排除或容纳，从而导致在自攻槽的拐角处出现应力集中，使种植体在开槽处开裂，导致种植失败的情况。

4、本发明种植体与基台采用具有莫氏锥度的圆锥孔和具有特殊截面形式（如梅花形或八角形）防旋转孔、圆柱孔的连接方式。这种配合方式具有较高的密封性、优良的抗旋转性、精确的定位性以及装配顺畅的特点，有效避免了植体与基台的旋转和松动的发生，进而增加了种植牙的寿命。

本发明提供的种植体装置具有结构合理，紧凑，操作方便，科学等优点，基于上述理由本发明可在口腔种植技术领域广泛推广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明垫圈的结构示意图。

图3是本发明种植体的结构示意图。

图4是本发明种植体外表面螺纹的截面放大图。

图5是本发明图3的仰视图。

图6是本发明种植体装置在口腔中种植部分的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种防断裂种植体装置，包括种植体1、基台2和中央螺栓3，

所述种植体1外表面设有螺纹12，所述种植体1两端分别为颈部和头部，所述种植体1的头部为锥台，所述头部锥台的大径端靠近颈部，所述头部远离颈部的一端为圆弧面10；所述颈部为锥台，所述颈部锥台的大径端靠近头部。所述头部的外表面上还设有三个均匀布置的螺旋状自攻槽11，所述螺旋状自攻槽11的螺旋方向与螺纹12螺旋方向相同，均为右旋，所述螺旋状自攻槽11的螺纹升角大于螺纹12的螺纹升角。

所述螺旋状自攻槽11（如图5所示）由两个圆弧面组成，分别为第一圆弧面111和第二圆弧面112，所述第一圆弧面111的半径大于所述第二圆弧面112的半径，所述第二圆弧面112与所述种植体1形成的扇面为切入角，两个圆弧面的结合部位113为相切连接，能够避免角度开槽在拐角处的应力集中，提高种植体强度。所述螺旋状自攻槽11的深度自所述头部锥台的小径端向所述头部锥台的大径端逐渐变浅，所述螺旋状自攻槽11的容积与螺纹挤压后与骨组织体积一致。

本实施例中，种植体长度L为10mm，所述头部的最大半径R满足，L︰R=2.5。

所述种植体1外表面设有的螺纹12（如图4所示）为不对称双头螺纹，所述不对称双头螺纹下边缘与水平面的夹角B为15°，所述不对称双头螺纹上边缘与水平面的夹角A为35°，所述不对称双头螺纹的螺距为1/10L，螺纹深度不超过1/5R；所述颈部外表面设置的为细螺纹13，头部外表面设置的为粗螺纹，粗螺纹的螺纹深度为细螺纹13螺纹深度的2.5倍。所述螺旋状自攻槽11的长度为1/2L，所述螺旋状自攻槽的深度小于1/2R。

所述种植体1（如图3所示）内部设有与所述种植体1同轴的连接孔，所述连接孔的开口端与所述种植体1的颈部顶端平齐；所述连接孔包括同轴顺次连接的圆锥孔14、防旋转孔15、圆柱孔17和与所述中央螺栓3上的紧固螺纹31相匹配的螺纹盲孔18；所述圆锥孔14为符合莫氏锥度的圆锥孔，所述防旋转孔15的横截面为梅花形16，所述圆锥孔14的深度为所述防旋转孔15深度的2/3，所述防旋转孔15与所述螺纹盲孔18的交界处还设有倒角圆台19。

所述基台2包括牙冠连接段29、穿龈段和与所述连接孔相匹配的种植体连接段；所述基台2的牙冠连接段29包括两段锥度不同的锥台，靠近所述穿龈段的一段锥台锥度小于另一段锥台；靠近所述穿龈段的下段锥台的锥度优选为3°，远离所述穿龈段的上段锥台的锥度优选为6°，上段和下段锥台的高度比优选为3︰1。所述牙冠连接段29上沿轴向设有用于定位牙冠的切割槽20；所述穿龈段包括靠近所述牙冠连接段一侧的、模拟自然牙龈形状用于美学修复的非对称的圆锥面28和靠近所述种植体连接段一侧的穿龈锥台27；所述种植体连接段包括与所述圆锥孔相匹配的、具有莫氏锥度的过渡锥台26、设置在所述过渡锥台26下端的与所述防旋转孔相匹配的防旋转柱24和设置在所述防旋转柱24下端的圆柱体22，所述防旋转柱24具有梅花形截面25，所述防旋转柱24下端设有第一圆角23，所述圆柱体22下端设有第二圆角21，所述第二圆角21与所述种植体1内的倒角圆台19相匹配，避免生产误差造成基台2与种植体1无法严丝合缝的情况。基台2直径最大处的直径大于种植体1的直径。

所述种植体装置还包括垫圈4（如图2所示），所述垫圈4采用TA2材质，所述垫圈4为中空倒锥形垫圈，所述垫圈4的中空部分为用于使所述中央螺栓3的紧固螺纹31一侧穿过、并与所述中央螺栓3的螺杆32贴合的圆柱形通孔43；所述垫圈4的锥形外表面41的锥度与所述基台2内部设置的阶梯孔的锥面锥度相匹配，优选地为30°；所述垫圈4上端的环形端面42的外径等于所述中央螺栓3的螺栓头部33的外径，使其能较好地卡合在所述螺栓头部33下端；

所述中央螺栓3包括螺栓头部33和螺杆32，所述螺杆32下端设有与所述螺纹盲孔18相匹配的紧固螺纹31，所述螺栓头部33内设有用于操纵螺栓的扳手孔34。

所述中央螺栓3穿过所述垫圈4、所述阶梯孔与所述连接孔内的螺纹盲孔18螺纹连接，将所述基台2和所述种植体1固定为一体。

本发明的具体操作步骤如下：

如图6所示，首先在患者需要植入的部位将牙龈51切开在牙槽骨52上钻孔，孔的直径要略小于种植体1的直径，然后将种植体1旋入，螺旋状自攻槽11前角与牙槽骨52组织逐渐接触，使切削力和挤压力更合理，避免骨损伤，同时螺旋状自攻槽11比一般开槽更易容纳骨屑，使种植体1在逐渐旋入过程中不受阻，螺旋状自攻槽11容纳骨屑后能够有效抗旋转，稳定性高。将基台2的种植体连接段插入到种植体1的连接孔中，实现圆锥面密封配合，梅花形的防旋转柱抗旋转定向配合和圆柱体导向配合，即种植体1内圆锥孔14与过渡锥台26配合，种植体1内梅花形的防旋转孔15与防旋转柱25配合，种植体1内圆柱孔17与基台2圆柱体22配合。

中央螺栓3的螺杆32穿过垫圈4、基台2的阶梯孔与种植体1的螺纹盲孔18的内螺纹螺纹配合，即可实现人工牙种植体1、基台2和中央螺栓3的固定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防断裂种植体装置，包括种植体、基台和中央螺栓，其特征在于：

所述种植体外表面设有螺纹，所述种植体两端分别为颈部和头部，所述头部的外表面上还设有至少两个螺旋状自攻槽；所述种植体内部设有与所述种植体同轴的连接孔，所述连接孔的开口端与所述种植体的颈部顶端平齐；所述基台包括牙冠连接段、穿龈段和与所述连接孔相匹配的种植体连接段；

所述种植体装置还包括垫圈，所述垫圈为中空倒锥形垫圈，所述垫圈的中空部分为用于使所述中央螺栓的紧固螺纹一侧穿过、并与所述中央螺栓的螺杆贴合的圆柱形通孔；所述垫圈的锥形外表面的锥度与所述基台内部设置的阶梯孔的锥面锥度相匹配；所述垫圈上端的环形端面的外径小于等于所述中央螺栓的螺栓头部的外径；

所述中央螺栓穿过所述垫圈、所述阶梯孔与所述连接孔内的螺纹盲孔连接，将所述基台和所述种植体固定为一体。

2.根据权利要求1所述的防断裂种植体装置，其特征在于：所述种植体的头部为锥台，所述头部锥台的大径端靠近颈部，所述头部远离颈部的一端为圆弧面；所述颈部为锥台，所述颈部锥台的大径端靠近头部；所述头部的外表面上设置的螺旋状自攻槽均布在所述头部外表面上，所述螺旋状自攻槽的螺旋方向与螺纹螺旋方向相同，所述螺旋状自攻槽的螺纹升角与螺纹的螺纹升角不同。

3.根据权利要求1所述的防断裂种植体装置，其特征在于：所述螺旋状自攻槽由两个圆弧面组成，两个圆弧面的结合部位为相切连接，所述螺旋状自攻槽的深度自所述头部锥台的小径端向所述头部锥台的大径端逐渐变浅。

4.根据权利要求1所述的防断裂种植体装置，其特征在于：所述种植体外表面设有的螺纹为不对称双头螺纹，所述不对称双头螺纹下边缘与水平面的夹角为15°-20°，所述不对称双头螺纹上边缘与水平面的夹角为30°-40°，所述不对称双头螺纹的螺距为1/10L-1/8L，螺纹深度不超过1/5R；所述螺旋状自攻槽的长度为1/5L-7/10L，所述螺旋状自攻槽的深度小于1/2R；其中，L为种植体长度，L为4mm-18mm，R为所述头部的最大半径，L︰R＝1.8-3︰1。

5.根据权利要求1所述的防断裂种植体装置，其特征在于：所述连接孔包括同轴顺次连接的圆锥孔、防旋转孔、圆柱孔和与所述中央螺栓上的紧固螺纹相匹配的螺纹盲孔；所述圆锥孔为符合莫氏锥度的圆锥孔，所述防旋转孔为横截面为梅花形或八角形的通孔，所述圆锥孔的深度为所述防旋转孔深度的2/3。

6.根据权利要求5所述的防断裂种植体装置，其特征在于：所述基台的牙冠连接段包括两段锥度不同的锥台，靠近所述穿龈段的一段锥台锥度小于另一段锥台；所述牙冠连接段上沿轴向设有用于定位牙冠的切割槽；所述穿龈段包括靠近所述牙冠连接段一侧的、模拟自然牙龈形状用于美学修复的非对称的圆锥面和靠近所述种植体连接段一侧的穿龈锥台；所述种植体连接段包括与所述圆锥孔相匹配的、具有莫氏锥度的过渡锥台、设置在所述过渡锥台下端的与所述防旋转孔相匹配的防旋转柱和设置在所述防旋转柱下端的圆柱体。

7.根据权利要求1所述的防断裂种植体装置，其特征在于：所述中央螺栓包括螺栓头部和螺杆，所述螺杆下端设有与所述螺纹盲孔相匹配的紧固螺纹，所述螺栓头部内设有用于操纵螺栓的扳手孔。